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浙江大厦（蜂巢）项目工程钢结构施工方案浙江大厦（蜂巢）项目工程
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中天建设集团有限公司河北分公司
浙江大厦（蜂巢）项目部
浙江大厦（蜂巢）项目位于石家庄市长安区,园明路和正东路之间,东临建设北大街,西为栗康街。本项目为商业综合体，由主塔楼及裙房组成，主塔楼结构类型为框架—核心筒，裙房为框架结构，地下4层，塔楼地上33层，主体高度130.05m；裙房地上7层，主体高度37.7m。
钢结构主要包括塔楼屋顶造型架；裙房玻璃幕墙桁架、钢框架屋盖、钢坡道。幕墙钢桁架分四角桁架及三角桁架两种；桁架通过埋件与混凝土柱连接桁架跨度约42m。其中标高37.38m四角桁架自身高4.62米，整榀桁架重量大约为104T；弦杆口600*400*25*25，腹杆为口300*300*10*10。跨度42m三角桁架整榀重约22吨，弦杆，腹杆、。
3.钢结构施工重难点分析及解决措施
根据本工程的设计方案与结构特征，结合我公司施工其它超高层和大跨度工程的实践经验以及其它特殊钢结构工程的成熟的综合施工技术,现将本工程的重点和难点列举如下：
钢结构施工重点与难点一览表
（1）本工程塔楼造型架标高约15.75m,且存在斜柱现场要高空安装就位、焊接，故安装难度较大，定位难度大。解决方法：
1）施工人员在主钢梁上行走时，在钢柱之间拉设安全绳；
2）钢柱上布置钢爬梯方便操作人员上下、周边设好防护栏
3）操作人员个人戴好安全帽、系好安全带
4）周边防护：每隔一层在周边布设挑网，在周边钢梁上焊接耳板，挑网架于耳板铰接。外面上一层与下一层用钢丝绳拉结。
图：安全防护测网示意
（2）钢柱安装会受到土建砼浇筑的影响，导致钢结构移位偏差。首先控制埋件预埋质量。受预埋方法和混凝土浇筑等因素影响，其预埋件位置容易发生轴线偏位和凹陷或突出等偏差。从而影响钢柱定位，因此需要采取有效措施控制预埋件的埋设精度。解决方法：
1）运用仿真技术，模拟预拼装和安装过程，为预拼装和安装提供参考；
2）建立三维实体模型，采用三维坐标定位，采用预调值法或平差法确保定位精确，并采用螺栓板进行临时连接；
3）利用临时支撑或千斤顶或缆风绳等调节装置进行校正。
4）制定测量专项方案，选用先进的测量仪器和经验丰富的测量工程师进行钢结构的测量；
5）安装过程中，采用应力应变监测设备，对结构受力和变形进行监测，指导施工，对结构受力和变形进行控制；
6）钢柱安装要与土建总包方施工队伍密切配合，柱脚预埋以及柱混凝土浇灌时需随时注意结构位移变化并及时校正。
（3）幕墙桁架跨度大，跨度约42m，重量最重一榀桁架重约104吨，施工难度大。
采用头脑风暴法，结合理论计算，从安全、经济、质量等角度对多种方案进行比较，选择最优方案。具体方案详见第三章。
（4）本工程大量选用焊接节点，恶劣环境及高空焊接控制为本工程重难点。
钢结构施工中难以避免风、雨及低温条件下的焊接作业，而上述每项恶劣天气下的焊接都是直接影响工程整体质量的命脉，因此如何确保恶劣天气下的焊接质量是本工程现场施工的重点。
（5）桁架跨度42m,且受下沉广场的影响，不能再跨内区域进行吊装，需采取跨外拼装及跨外吊装、高空散装。
根据构件重量、形式及现场情况进行吊机停机位置、起吊半径等参数来选择大型起重吊装机械。
（6）吊装过程中涉及大吨位起重吊机吊装及行走，场地道路能否满足吊机行走及如何确保构件吊装顺利进行也是一个重要特点。
根据本工程构件构造特点和技术要求，结合适用于本工程构件加工制作的加工工艺，钢结构制作总流程如下：
4.1项目管理组织机构及职责
根据土建进度，先施工裙楼幕墙钢结构桁架及钢楼梯；最后吊装塔楼屋面钢结构。
一般事故发生频率6‰以内；
按时完成进度，详见附录二
现场扬尘、烟尘的排放符合要求
采取针对性的措施进行成本控制
4.4.1施工现场总平面布置原则
4.4.2 施工现场总平面布置依据
4.5使用用水及用电计划
由于钢结构行业的特殊性，施工用水几乎没有，所以施工区域只考虑工人生活用水。
钢结构主要施工设备、机具用电量一览表
整个钢结构安装工程，根据上表所示主要用电设备，计算总负荷：
PC=0.75*（78+7.5+10）KW≈72KW
考虑到施工现场的不确定因素，施工现场峰值用电量在72KW左右。
现场安装及检测设备投入计划 单位：人
拟配备本工程的现场安装检测仪器设备表
施工准备工作是工程顺利开工的重要保证，我们首先将作好工程开工前的一切准备工作：
（1）人员进场：根据工程的需要从我司调派技术精湛的管理人员及作业人员；
（2）设备、仪器进场：根据工程的需要我们将从我司其他项目调来焊机等其它小型施工设备、测量仪器；
（3）图纸及技术资料准备，包括图纸会审及深化设计；
（4）编制施工组织设计与作业方案；
（5）现场标高及轴线复测；
（6）安装工作面清理、移交。
5.2钢构件进场验收与堆放
5.2.1钢构件进场验收
现场构件验收主要是焊缝质量、构件外观和尺寸检查及制作资料的验收和交接，质量控制重点在钢结构制作厂。经检查，缺陷超出允许偏差范围的构件，在现场进行修补，满足要求后方可验收，对于现场无法进行修补的构件应送回工厂进行返修。
5.2.2构件验收及缺陷修补
5.2.3构件的堆放量化
5.2.4构件制作、堆放标识
本工程构件繁多，类型和规格各异，必须准确地给每个构件进行编号，并按照一定的规则和顺序进行堆放和安装，才能保证钢结构构件安装有条不紊的进行。
本工程焊缝为二级焊缝，严格要求二级焊缝的质量标准进行焊接，并第一时间安排人员探伤和二次探伤。
化学锚栓和高强螺栓的实验必须在构件正式进场前完成。
1.本着检验工厂构件的制作精度、减小构件制作偏差，从而减少现场塔楼桁架层安装过程中的调整时间的目标，在构件制作完毕后特进行工厂预拼装；
2.通过对构件的预拼装，可以更好的掌握构件的制作精度，并及时对超标构件进行修整处理，同时分析偏差的产生原因，以便在后续构件的加工过程中进行有效的预防与控制；
3.通过对预拼装结果的记录、传递，从而确保现场能够顺利进行拼装，并有力保障工程的顺利实施。
根据本工程构件的结构特点，结合本工程构件预拼装的原理及实际加工情况，确定
根据本工程的特点及以上的预拼装方案，工厂预拼装控制项目及允许偏差列于下表：
通过对构件的预拼装，及时掌握构件的制作装配精度，对某些超标项目进行调整，并分析产生原因，在以后的加工过程中及时加以控制。确定拼装准确无误后，对每个拼装节头处作好安装标记。
结合本工程桁架的结构特点，现拟定采用卧式拼装的方式进行桁架的预拼装。
桁架的预拼装是利用坐标转换实现结构从立面到平面的位置变换，从而使工厂做到对实际构件的拼装方式。坐标转换时，首先将原结构整体坐标系的坐标原点转换到拼装场地表面位置，以平行于标高线且过节点下端面在拼装场地上的投影直线为X轴，以垂直于标高线且过节点轮廓线最左侧点的直线为Y轴定位预拼装单元的坐标系统。
在已确立的坐标系统中，结合桁架的立面布置图，进行预拼装地样线的绘制。在绘制地样线时，应首先进行中心线（或轴线）的绘制，然后通过偏移中心线（或轴线）得到节点的轮廓线或控制点的投影点。
根据绘制好的地样线，结合桁架的实际结构情况，进行预拼装胎架的搭设。胎架搭设完毕，按一定顺序在胎架上相应的放置实际构件。构件放置完毕，对应地样线进行整体调整；通过检测各控制点的尺寸偏差以及各对应端口间的错边与间隙情况，从而掌握构件的制作精度。
根据桁架立面布置图结合预拼装范围绘制地样线，地样线应包括总定位控制点、定位轴线、构件轮廓线及节点的中心线投影等，确认合格后方可进行胎架的搭设。
经检测地样线合格后，根据胎架与构件接触部位与地样线之间的关系，确定胎架的位置及其高度尺寸（方便操作），采用水准仪测量调整胎架横梁的水平度。胎架搭设完毕，由监理、总包及工厂质检人员对其进行检查验收，待确认无误后方可进行点焊加固。
胎架搭设完毕，应将各控制点的X、Y坐标在地样上标识出来，并用油漆在地上画出，并以文字形式进行说明。
各构件的位置主要以其桁架定位点的坐标值来进行控制，即桁架杆件定位坐标值为主要控制点；同时辅以各桁架牛腿的坐标值进行控制。
控制点和坐标轴等标识完毕，即可进行节点的就位工作。节点的定位通过各主要控制点的X、Y、Z坐标来控制，采用吊铅垂线使其端口主要控制点与地样上的控制点相重合的方法来调整构件位置，还应核查端口控制点的投影是否与其对应的地样控制点相重合。
桁架整体组拼完，利用直角尺、线锤、焊接检验尺、钢尺等测量定位工具对预拼装后的构件进行调整，若偏差大于验收要求应适当调整至允许偏差范围内。
6.3工厂预拼装图示（以三角桁架为例）
按照一比一比例搭设胎架
圆管按照14米一段，打好剖口，置于胎架底部
按照14米一段将构件预拼装完成
按照14米一段预拼装第二段
按照14米一段预拼装第三段，复核尺寸
6、尺寸复核无误，打散，装车。
1.构件加工制作前，对首次据本工程钢结构的设计节点形式、钢材类型、规格、采用的焊接方法、焊接位置等，制定焊接工艺评定方案，拟定相应的焊接工艺评定指导书，并按指导书要求指导焊工进行焊接工艺评定试件的施焊。然后由具有相应资质的检测单位进行检测试验，并出具焊接工艺评定报告（PQR）。焊接工程师根据焊接工艺评定报告（PQR）制定相应的焊接工艺规程（WPS），用于本工程的实际加工制作。
2.焊接工艺规程应包括以下内容
焊接方法、钢材级别、厚度及适用范围、焊接接头形式、焊接位置、焊接顺序、焊接层道布置、焊接设备、焊材、焊接温度、预热温度、层间温度、焊后热处理、消除应力措施、焊接参数（电流、电压、焊接速度等）、试验检验项目（种类、方法、数量等）、试验标准依据、试验结果等。
3.焊接工艺评定方案在有关部门批准后即可实施，并在监理的见证下进行试件的装配、焊接、取样及力学化学等性能检测。
7.3焊接接头的装配要求
坡口尺寸组装允许偏差
定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式焊缝的焊接材料相当。定位焊焊缝厚度应不小于3mm，对于厚度大于6mm的正式焊缝，其定位焊缝厚度不宜超过正式焊缝厚度的2/3。定位焊缝的长度应不小于40mm，定位焊缝间距宜为300mm～600mm。
钢衬垫焊接接头的定位焊宜在接头坡口内焊接，定位焊焊接时预热温度宜高于正式施焊预热温度20℃～50℃，定位焊缝与正式焊缝应具有相同的焊接工艺和焊接质量要求，定位焊焊缝若存在裂纹、气孔、夹渣等缺欠，要完全清除。
7.6引弧板、引出板及钢衬垫板
7.7焊接工艺技术要求
焊接施工前，根据本工程的焊接工艺评定结果，制定专门的焊接工艺规程（WPS），用于指导焊接施工。焊接工艺规程应详细的反应应用的各种焊接方法、接头形式、焊接位置、焊接参数、预热范围及温度、焊脚尺寸、层间温度控制、消除应力措施等各项必需要素。
7.8预热及道间温度控制
预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等因素综合考虑，必要时进行焊接试验以确定实际工程结构施焊时的最低预热温度。
本工程所用钢材最低预热温度要求
焊接过程中，最低道间温度应不低于预热温度，最大道间温度不宜超过250℃。
预热及道间温度控制应符合下列规定：
1.焊前预热及道间温度的保持宜采用电加热法、火焰加热法和红外线加热法等加热方法进行，并采用专用的测温仪其测量；
2.预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应为焊件施焊处板厚的1.5倍以上，且不小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当采用火焰加热其预热时正面测温应在火焰离开后进行。
1、在进行构件或组合构件的装配和部件间连接时，以及将部件焊接到构件上时，采用的工艺和顺序应使最终构件的变形和收缩最小。
2、根据构件上焊缝的布置，可按下列要求采用合理的焊接顺序控制变形：
（1）对接接头、T形接头和十字接头，在工件放置条件允许或易于翻转的情况下，宜双面对称焊接；有对称截面的构件，宜对称于构件中性轴焊接；有对称连接杆件的节点，宜对称于节点轴线同时对称焊接；
（2）非对称双面坡口焊缝，宜先焊深坡口侧、然后焊满浅坡口侧、最后完成深坡口侧焊缝，特厚板宜增加轮流对称焊接的循环次数；
（3）对长焊缝宜采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用；
（4）宜采用跳焊法，避免工件局部热量集中。
3、构件装配焊接时，应先焊预计有较大收缩量的接头，后焊预计收缩量较小的接头，接头应在尽可能小的拘束状态下焊接。
4、对于预计有较大收缩或角变形的接头，可通过计算预估焊接收缩和角变形量的数值，在正式焊接前采用预留焊接收缩裕量或预置反变形方法控制收缩和变形。
5、对于组合构件的每一组件，应在该组件焊到其它组件以前完成拼接；多组件构成的复合构件应采取分部组装焊接，分别矫正变形后再进行总装焊接的方法降低构件的变形。
6、对于焊缝分布相对于构件的中性轴明显不对称的异形截面的构件，在满足设计计算要求的情况下，可采用增加或减少填充焊缝面积的方法或采用补偿加热的方法使构件的受热平衡，以降低构件的变形。
1、焊缝金属或母材的缺欠超过相应的质量验收标准时，可采用砂轮打磨、碳弧气刨、铲凿或机械等方法彻底清除。返修焊接之前，应清洁修复区域的表面。对于焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等缺陷应进行焊补。
2、对于不合格的焊缝缺欠，返修或重焊的焊缝应按原检测方法和质量标准进行检测验收。
3、对焊缝进行返修，宜按下述要求进行：
（1）焊瘤、凸起或余高过大：采用砂轮或碳弧气刨清除过量的焊缝金属；
（2）焊缝凹陷或弧坑、焊缝尺寸不足、咬边、未熔合、焊缝气孔或夹渣等应在完全清除缺陷后进行补焊；
（3）焊缝或母材的裂纹应采用磁粉、渗透或其它无损检测方法确定裂纹的范围及深度，用砂轮打磨或碳弧气刨清除裂纹及其两端各50mm长的完好焊缝或母材，修整表面或磨除气刨渗碳层后，并用渗透或磁粉探伤方法确定裂纹是否彻底清除，再重新进行补焊。对于拘束度较大的焊接接头上焊缝或母材上裂纹的返修，碳弧气刨清除裂纹前，宜在裂纹两端钻止裂孔后再清除裂纹缺陷；
（4）焊接返修的预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度提高30～50℃，并采用低氢焊接方法和焊接材料进行焊接；
（5）返修部位应连续焊成。如中断焊接时，应采取后热、保温措施，防止产生裂纹。厚板返修焊宜采用消氢处理
（6）焊接裂纹的返修，应通知相关焊接技术人员对裂纹产生的原因进行调查和分析，制定专门的返修工艺方案后按工艺要求进行；
（7）同一部位两次返修后仍不合格时，应重新制定返修方案，并经业主或监理工程师认可后方可实施；
（8）裂纹返修焊接应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告，作为工程验收及存档资料。
因焊接而变形超标的构件应采用机械方法或局部加热的方法进行矫正。采用加热矫正时，钢材的矫正温度严禁超过700℃，加热矫正后宜采用自然冷却。
7.12焊接裂纹及防止措施
焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹，有表面或内部贯穿裂纹，有弧坑或焊址或焊缝根部裂纹，有层状撕裂等。以焊缝冷却结晶时出现的时间阶段分，有热裂纹和冷裂纹或延迟裂纹。
7.13层状撕裂及防治措施
层状撕裂是一种不同于一般热裂纹和冷裂纹的特殊裂纹，一般产生于T 形和十字形角焊接头的热影响区轧层中，有的起源于焊根裂纹或板厚中心。
钢材含硫量：由层状撕裂的成因可知其最主要的影响因素是钢材的含硫量。含硫量越高，夹杂物含量多，易于产生层状撕裂。
钢材的碳当量：钢材的碳当量越高，钢材组织易脆化，层状撕裂越敏感。
焊缝中扩散氢含量：焊缝扩散氢含量会促使层状撕裂的扩展，对于起源于焊根或发生于热影响区附近的层裂，扩散氢则起了间接却重要的影响。
（1）原材料控制措施：
控制钢材的S、P含量，增加钢材的Z向性能。
1)在满足设计要求焊透深度的前提下，宜采用较小的坡口角度和间隙，以减小焊缝截面积和减小母材厚度方向承受的拉应力。
2)宜在角接接头中采用对称坡口或偏向于侧板的坡口，使焊缝收缩产生的拉应力与板厚方向成一角度，尤其在超厚板时，侧板坡口角度应超过板厚中心，可减小层状撕裂倾向。
3、采用合理的焊接工艺
（1)双面坡口时宜采用两侧对称多道次施焊，避免收缩应变集中。
（2)采用适当小的热输入多层焊接，以减小收缩应变。
（3)采用低强度匹配的焊接材料，使焊缝金属具有低屈服点、高延性，可使应变集中于焊缝。
（4)箱型柱角接接头，当板厚特大时（80mm及以上），侧板板边火焰切割面宜磨(或刨)去由热切割产生的硬化层，防止层状撕裂起源于板端表面的硬化组织。
（5)采用低氢、超低氢焊条或气体保护焊方法。
（6)采用或提高预热温度施焊，以降低冷却速度，改善接头区组织韧性，但采用的预热温度较高时易使收缩应变增大，在防止层状撕裂的措施中只能作为次要的方法。
（7)采用焊后消氢热处理加速氢的扩散，其效用与（3）相类似。
7.14 钢结构高空焊接施工
7.14.1施工准备工作
针对本工程的特点，结合我们的施工经验和焊接技术水平，拟采用CO2气体保护半自动焊和药芯焊丝的焊接工艺来完成本工程结构焊接。该焊接工艺具有渣—气联合保护的特点，可达到更好的焊接效果，能确保本工程的焊接质量。选用药芯焊丝，增加了双重保护，熔池更易成型，飞溅少、焊缝成型美观。
7.14.2焊接设备的选择
主要焊接设备及辅助设备实物图如下所示：
7.14.3焊接材料的选择
本工程主要钢构件材质为Q345B，焊接方式有手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊。焊接材料根据设计要求采用以下匹配焊材
根据本工程结构特点，焊接时采取整体同时焊接与单根柱对称焊接相结合的方式进行。组织4组×4人的方式进行焊接施工。局部对称焊见各构件焊接顺序示意图:
（1）型钢柱对接焊接顺序
（2）H型钢对接焊接顺序
同一支柱节点上的对接焊缝要同时对称施焊，每一道对接焊缝应该先焊下翼缘，再焊上翼缘，同一支梁两端的对接焊缝不允许同时施焊。
7.14.5焊接工艺评定
本工程将采用的钢材为Q345B板厚规格多，焊接过程中对焊接参数、流程的选定，焊前预热、焊后保温的把握，对焊接变形和层间温度的控制都需要通过焊接工艺试验进行测试，找出合适的焊接参数。
.2焊接工艺评定试件的选择
焊接工艺评定参考参数表
焊接工艺评定参考参数表
CO2气体保护焊（平焊）参数参考表
O2气体保护焊（横、立焊）参数参考表
3试件的加工制作及力学试验取材要求
根据下图统计本工程不同板厚焊接试件
CO2气体保护焊的预热、后热、层间温度参考表
7.14.6主要焊接方法
钢结构安装就位校正完成后，正式焊接施工前，应对焊接接头进行定位焊接，焊接时应注意以下事项：
8.1除锈及涂装技术要求
8.1.1除锈技术要求
8.1.2涂装技术要求
1.所有钢构件在出厂前均涂底漆，除锈完成后至底漆喷涂的时间间隔不得大于3小时，中间漆也宜在出厂前涂装。
2.构件出厂安装前，钢结构表面摩擦连接面、现场焊缝两侧各100mm不能涂漆，但工地焊接部位及两侧应进行不影响焊接的防锈处理。
3.对于预留底漆部分及运输安装过程中损坏的底漆, 应手工打磨后补足底漆厚度，高强螺栓连接未涂涂料区亦应补涂。
4.对于现场焊缝，应仔细打磨后再刷防锈漆，要求与本体部分相同。
5.面漆的颜色应满足建筑装饰要求。
6.如采用其它防锈材料和工艺，其性能应有可靠保证，并应经设计认可。
7.涂装施工单位应对整个涂装过程做好施工纪录，油漆供应商应派遣有资质的技术服务工程师做好施工检查，并提交检查报告和完工报告。
针对本工程中不同构件的特点，结合工厂的设备加工能力及除锈效率，我们将采用以抛丸除锈为主的方式进行除锈处理，对无法通过抛丸设备构件采用喷砂工艺进行除锈。
工厂与现场必须严格按照工艺要求对制作完成钢结构构件进行表面处理。
表面清理包括焊缝表面补焊、打磨；钢材表面油污的检查及清除；可溶性盐的的检测及清除；粉笔记号、油漆、胶带等表面附着物及杂物的清除。表面清理的质量直接影响到喷砂处理后的质量。因此GA／T 50-2019 道路交通事故现场勘查照相.pdf，必须严格按下表施工并检验。
根据本工程的构件特点及公司的设备能力，工厂除锈主要采用抛丸或喷砂的表面处理方法，外形尺寸在4000mmx2500mm以内的H型构件，采用抛丸机进行抛丸除锈；外形尺寸超过4000mmx2500mm的H型钢构件及钢板构件等，采用喷砂机进行喷砂除锈。现场补漆除锈采用风动或电动工具进行处理。主要表面处理设备及厂房如下：
1）表面处理等级要求：
2）喷砂过程中主要工艺参数：
3）喷射或抛射的施工环境，其相对湿度不应大于85%，或控制钢材表面的温度高于空气露点3OC涂以上，钢材表面进行喷射除锈时，必须使用除出油污和水分的压缩空气。喷射用磨料必须符合相应的工艺要求，不得含有油污、含水率小于1%。
表面处理后的等级检测方法
除锈后暴露的切割和焊缝缺陷、漏焊焊缝以及构件的二次变形，必须重新进行修正和除锈。检查指标为构件经返修后应重新进行抛丸除锈。
DB37 T1809.1-2011 资源综合利用火力发电厂安全生产规范 第1部分：通则.pdf8.3.1涂装施工准备
当抛丸除锈完成后，清除金属涂层表面的灰尘等杂物。在监理工程师对表面处理认可后，构件运转至油漆涂装房，向油漆相关班组说明工作对象和喷涂范围、施工工艺要求、油漆的类型和型号、工期要求和注意事项。之后，油漆相关班组开始做喷漆前准备工作。